不易燃、能量密度還翻倍,澳洲有望研發固態鋰陽極電池

發佈日期: 2019 年 12 月 03 日 17:38 | 作者: | 分類: 產業資訊

縱使鋰離子電池應用廣泛,是橫跨 3C、電動車與儲能各大市場的龍頭電池,但它仍具有易起火燃燒、穿刺爆炸等風險,近年的手機、筆電爆炸案更加深人們對鋰電池安全性質疑,同時也有不少人憂心電動車電池安全性,對此最近澳洲科學家找到另一個替代方案,用普遍的工業用聚合物,研發出不會燃燒、不會爆炸,能量密度還翻倍的固態鋰電池。

目前常見的鋰離子電池都是採用液態電解質,在電池充放電過程中,攜帶電荷的鋰離子會穿過電解質在電極間往返,但液態電解質具有安全隱患,穩定性差、也會有外漏跟易燃等問題,或許會在某一天會變成突如其來的噩夢。

對此,澳洲迪肯大學(Deakin University)已帶來全新的電解質方案,他們透過常見的固態聚合物材料來弱鍵結(weakly bonded)鋰離子,透過固態電解質,盼手機、筆電與電動車中的電池不再是危險因子。

迪肯大學團隊表示,研究人員是用現有的商用聚合物材料 PDADMA FSI 以及鋰鹽 LiFSI,將液態電解質取而代之,較容易達成大規模生產化,現階段團隊也正在進行鈕扣電池測試,未來也會著手測試用於手機的軟包裝袋型電池(pouch cell)。

而值得注意的是,團隊還發現這種技術也可以跟鋰陽極電池。目前鋰電池多是石墨陽極,這是因為金屬化合物都有不穩定等缺點,像是鋰金屬活性比鈉還要強,容易跟空氣、水起反應,在充放電過程中會容易沉積鋰離子,最終電極表面會因為沉積不均勻形成樹枝狀鋰晶枝,進而產生危險,雖然科學家們知道鋰陽極可以大幅提高能量密度跟比能量,並不斷研究,但至今結果仍無法跨越實驗室大門。

因此若迪肯大學實驗成功,研發出搭有鋰陽極的固態鋰電池,或許能大幅提高未來鋰電池的性能,也可以逐漸消彌人們對鋰電池的安全質疑,迪肯大學尖端材料研究所博士 Xiaoen Wang 表示,目前鋰電池的重量能量密度約為 250 Wh / kg,未來則有機會提高到 500 Wh / kg,性能更高,電池也更加輕便與便宜。

目前研究已發表在《Joule journal》。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:Flickr/massmatt CC BY 2.0)

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